Vector network analyzer(VNWA – VNA)

Praktische inleiding voor gebruik

Timo Lampe

PE1FOD

Nov 2020

Introductie

• 1 Algemeen

• Blok schema

• VSWR brug

• Wat meet een VNA

• DG8SAQ nanoVNA

• Tools, extra in DG8SAQ

• 2 VNWA

• Kalibratie

• Cal kit zelf maken

• Controle of de kalibratie goed werkt

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 2

• 3 Tips & hints

• Zijn de meet coaxkabels goed genoeg?

• Scherm parameters

• Het meten van….

VNWABlokschema

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 3

TX out = Port 1 = S11 Rx in = Port 2 = S21

- Sweep van F1(start) tot F2(stop)

- Over een aantal punten en tijd/punt

- 1.5 Port, geen full 2 port (3SE wel)

SWR (Return Loss) brug

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 4

SWR Brug PE1FOD

1-600MHz 300-3000MHz

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 5

5 - 2000 MHz

VSWRTabel

VSWR=Lineair

Return loss=Log, dB

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 6

Wat meet een VNA

• Basisfuncties

• S11 = SWR (RL, Return loss)

• S21 = Doorlaat / level

• De gemeten S-parameter kan vervolgens in vele vormen gepresenteerd worden.

• Lineair / Log (dB)

• Schaal instelling zonder begrenzing

• Als de sw dat ondersteunt

• Zoals→

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 7

• Smith

En nog veel meer !

DG8SAQ nanoVNA

• 0.001 – 1300MHz

• Veel sw opties

• 1.5 port

• USB

Model

• 1 0.1 - 900 MHz

• 2 0.1 - 1500 MHz

• 3 0.1 - 3000 MHz

• Standaard S-parameter sw

• 1.5 port

• Eigen display (portabel)

• Batterij / USB

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 8

Tools, extra in DG8SAQ

• Simple Spectrum

• Frequentie meten (3E, ext Ref.)

• Antenne patroon (Radar Plot)

• Component LCR / trace

• Kristal analyzer

• Signal generator

• Full 2 port optie

• Matching tool

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 9

• Power sweep

• 6 trace

• Veel trace opties (Mem,plot…)

• Realtime custom trace Expression calculator

• Uitgebreide help aanwezigvia winhlp32.exe uit 2004

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 10

Kalibreren

• https://nl.wikipedia.org/wiki/Kalibreren

• Kalibreren is het vergelijken van een systeem of apparaat met een standaard om de eigenschappen vast te stellen.

• Het af- of instellen om het in overeenstemming te brengen met de specificatie wordt justeren genoemd.

• Een ijking bestaat erin dat er eerst gekalibreerd wordt om dan te justeren

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 11

Kalibratie• Zonder werkt het niet, bij een instelling verandering opnieuw!

• Open

• Short

• Load

• Coaxkabels wegrekenen

• Referentievlak (Reference plane)

• Laten zien dat het klopt in Smith kaart

• Poort extensie, om extra aansluit kabel te compenseren

• Cal kit , Load =50.000Ω

• Voor alle connectoren (male/female/SMA/BNC/N) een cal kit!

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 12

Short Load Open

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 13

Geenopen connector

Na Kalibratie

S11 Cal→

S11 Un-Cal→

Coax• Welke coaxkabel is geschikt voor VNA gebruik

• Fasestabiel

• Zelf check met Smith kaart, open short, Load

• RD316 = RG316 met dubbele mantel (ook wel RG316D).

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 14

Scherm parameters

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 15

Trace setting Weergave

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 16

Meten van:

• Passieve onderdelen (doorlaat + SWR, RL) waaronder Filters / verzwakkers

en S-Parameters in Excel gebruiken

• Capaciteit / Inductie

• Kristal (filters) / sweep time

• Kristal analyzer

• Frequentie meter

• Directe µ meting van ring kernen

• TDR (lengte tot verstoring, connector, open)

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 17

S-Parameters in Excel gebruiken

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 18

Capaciteit / Inductie / Simulatie met RFsim99

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 19

Kristal - filters & sweep time

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 20

• Test printje met 2x SMA connector• Niet te snel door hoge Q• Kalibratie• Span 98KHz

Kristal 12MHzSpan 1.1MHz

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 21

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 22

Crystal Analyzer

Frequentiemeter

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 23

• Ext. Ref.• 36 , 32 of 10MHz?

• Schaal = 500mHz 20mHz

Directe µ meting van ringkernen

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 24

• Lege meetkamer Cal Klapkern (+Schuren) µ = 9000

FT37-43, µ = 800 FT50-61, µ = 125 TX36-23-15-4C65-Paars

TDR - lengte tot connector, open, …

8-Nov-2020 Timo Lampe - PE1FOD 25

Conclusie

• Vragen?

• Een VNA is zo veelzijdig, mag dus niet ontbreken in shack

Timo Lampe - PE1FOD8-Nov-2020 26

• Links & documentatie: (If no link → copy/past to search engine)• 2.VNWA_toepassingen_in_de_praktijk-Timo_Lampe_PE1FOD_update.pdf

• Het-meten-van-ferrieten-Timo-PE1FOD-RF-webinar-14-jun-2020.pdf

• BTB_Network_2005-1.pdf

• https://www.sdr-kits.net/introducing-DG8SAQ-VNWA3

• https://www.pe1rqm.nl/hamforum/projecten-van-timo-pe1fod/

• Zie ook info van:

• Kurt Poulsen OZ7OU

• Fred PA4TIM

• https://groups.io/g/VNWA

• https://groups.io/g/nanovna-users

https://www.sdr-kits.net/introducing-DG8SAQ-VNWA3https://www.pe1rqm.nl/hamforum/projecten-van-timo-pe1fod/